Общие требования
Разрабатываемый земснарядом участок дна на судовом ходу называют дноуглубительной (судоходной) прорезью. Углубление дна в пределах прорези производится до отметки проектного дна, что соответствует гарантированной глубине судового хода при проектном уровне воды. Разработка прорези должна производится с минимальным технологическим переуглублением (запасом на неровность выработки) и строго в заданных границах прорези.
Границы прорези, предварительно разбитые на местности изыскательской партией, на время выполнения дноуглубительной работы должны быть обозначены створными вехами, устанавливаемыми, как правило, на берегу.
Кроме знаков, обозначающих границы прорези, перед началом работ устанавливают знаки, необходимые для обеспечения требуемой технологии выполнения работ (продольные створы траншей, поперечные створы границ серий, положение отвалов грунта и т.п. Если на земснаряде действует система его ориентирования с помощью спутниковых навигационных систем, то русловая изыскательская партия ограничивается установкой одного продольного створа по кромке или по оси крайней траншеи, Кроме того, должны быть выставлены вспомогательные поперечные створы, если они требуются для точной установки элементов аппаратуры (береговых станций, отражателей и т.п.).
Для учета влияния изменения уровня воды на глубину разработки прорези, рядом с водомерным колом, подготовленным изыскательской партией, устанавливают водомерную рейку с четкими делениями, шкала которой должна быть привязана к проектному уровню воды через известное значение срезки.
Частоту наблюдений за уровнем воды устанавливают в зависимости от интенсивности его изменения, но не менее трех раз в сутки (перед сменой каждой вахты). Эти сведения записывают в вахтенный журнал или в журнал водомерных наблюдений. В случае перестановки рейки в журнал записывают отсчеты с рейки до и после перестановки.
При отсутствии водомерного кола на месте работ командир снаряда сообщает об этом прорабу путевых работ или начальнику изыскательской партии. До установки водомерного кола приблизительное значение срезки устанавливают по данным диспетчерской филиала администрации внутренних водных путей.
У якорных земснарядов последовательное углубление прорези по всей площади производится путем рабочих перемещений земснаряда с помощью оперативных лебедок. По способу рабочих перемещений земснаряда в процессе извлечения грунта различают папильонажный и траншейный способы разработки прорези. При папильонажном способе поочередно чередуются поперечные к направлению прорези перемещения земснаряда от одной кромки прорези к другой. При траншейном способе земснаряд во время грунтозабора совершает продольные перемещения вдоль прорези. Траншейным способом работают землесосы с грунтоприемниками без механических разрыхлителей, а папильонажным – многочерпаковые снаряды, одночерпаковые штанговые снаряды и землесосы с механическими разрыхлителями.
Расположение рабочих якорей на участке работ и их число выбирает начальник вахты с учетом обеспечения безаварийного пропуска судов и эффективной работы вне зависимости от местных условий (свального течения, ветра и т.п.).
Чтобы облегчить перекладку якорей, перевод концевого понтона и намыв отвала, прорезь разбивают на участки (серии), которые разрабатывают последовательно сверху вниз по течению, если этому не препятствует малая глубина на перекате. Первой разрабатывают серию верхней части прорези, затем поочередно последующие. Разработку прорезей с глубиной меньше осадки земснаряда выполняют сериями снизу вверх (по течению).
Выбор режима работы и регулирование технологических параметров (подачу, заглубление грунтозаборных устройств, скорость черпаковой цепи, разворот корпуса земснаряда, скорость рабочего перемещения земснаряда, последовательность разработки отдельных траншей и участков прорези, моменты перестановок плавучего пульпопровода, перезаколок свай и т.д.) производит начальник вахты с учетом конкретных условий работы.
Командир снаряда систематически контролирует условия и результаты разработки прорези и своевременно корректирует технологию. Например, при обнаружении значительного размывающего действия потока на разрабатываемую прорезь следует применять сквозную проходку отдельных траншей через весь перекат, неполную выработку глубины, увеличение подачи (при папильонажном способе) и т.п., и наоборот, если имеется отложение грунта на разработанной части прорези, то глубина разработки должна быть увеличена в расчете на заносимость. Может быть изменена и последовательность разработки прорези, чтобы уменьшить вынос взвешенного грунта на разработанную часть прорези.
Обеспечение судоходства на прорези
Дноуглубительные работы на судовом ходу не должны препятствовать судоходству, кроме исключительных случаев.
Закладка рабочих якорей должна производиться с учетом обеспечения своевременного ухода снаряда с судового хода для безопасного пропуска судов и последующего возвращения на место прерванной работы. Закладка якорей на судовом ходу запрещается.
Для пропуска судов и плотов с целью обеспечения достаточной ходовой полосы необходимо своевременно переместить земснаряд к кромке прорези или за кромку, а при недостаточной глубине за кромками – за пределы прорези вверх или вниз по течению.
Во время пропуска судов и плотов на снаряде должны быть приняты меры предосторожности против возможного навала плота или судна на него, а также против захвата оперативных канатов лотами плота. Все оперативные канаты на земснаряде и на плавучих трубопроводах должны иметь слабое крепление концов к барабанам лебедок, обеспечивающее свободную отдачу каната. Для пропуска идущих по расписанию скоростных судов снаряд должен освобождать судовой ход, не дожидаясь появления судна.
Обмен звуковыми и визуальными сигналами с проходящими судами и правила пропуска или запрещения прохода судов регламентируются «Правилами плавания по внутренним водным путям Российской Федерации» и местными правилами плавания.
Если на участке водного пути, где работает снаряд, судно (или плот) село на мель, командир снаряда обязан принять меры по оказанию им необходимой помощи. Все работы по оказанию помощи проходящим судам и плотам должны быть оформлены актами, в которых указывают принятые меры, время на их выполнение и причину, вызвавшую необходимость в оказании помощи. Акт подписывает командир снаряда или его помощник, капитан аварийного судна и вызванные на место происшествия работники навигационного участка.
Во время работы снаряда на транзитном судовом ходу командир должен следить за правильностью расстановки навигационных знаков на участке работы и за достоверностью информации о габаритах судового хода. При обнаружении искаженной информации о навигационном ограждении судового хода командир снаряда должен сообщить работникам обстановочного участка о недостатках и проследить за их устранением. Все распоряжения командира снаряда, касающиеся навигационного содержания на участке работы снаряда, заносят в обстановочный журнал и они являются обязательными для работников этого участка.
В случае временного перемещения или снятия навигационных знаков, мешающих работе снаряда, вахтенный помощник командира снаряда несет ответственность за безопасность пропуска судов и плотов в зоне действия этих знаков.
Обо всех изменениях судового хода во время работы снаряда, о происшествиях и авариях на перекате с проходящими судами и плотами командир снаряда немедленно сообщает прорабу путевых работ или в филиал администрации бассейна внутренних водных путей и принимает меры к обеспечению безопасности судоходства. Командир участвует в составлении актов о случившихся авариях и происшествиях.
Выбор типа земснаряда и способа работы
При выборе типа и производительности земснаряда следует учитывать: технико–экономические показатели земснарядов; грунтовые условия; условия транспортирования грунта; продолжительность выполнения работы; размеры снаряда.
Там, где выбор типа земснаряда определяется свойствами грунта, основными являются следующие условия. Скальные и валунные грунты, тяжелые глины, сильно засоренные грунты следует разрабатывать одночерпаковыми штанговыми снарядами, галечные и гравелистные грунты – многочерпаковыми снарядами, уплотненные и заиленные несвязные грунты – землесосами с гидравлическим и механическим рыхлителями, рыхлые несвязные – землесосами без рыхлителей.
Грейферные снаряды применяют для удаления в небольших объемах галечных и связных грунтов с удельным сопротивлением резанию до 20 кг/см, засоренных топлой древесиной, а также для извлечения валунов и разрушенных взрывами скальных грунтов.
При использовании многочерпакового снаряда на уборке взорванного или дробленого скального грунта черпаковую цепь усиливают, грунтоотводные устройства и шаланды дополнительно упрочняют, работу выполняют с применением грунтозаборного экрана. Кроме того, необходимо разрешение администрации бассейна внутренних водных путей на выполнение подобных работ.
Выбор типа снаряда по условиям удаления грунта определяется следующими положениями.
Шаландовые снаряды применяют преимущественно в случаях: расположения отвала в удалении от места разработки прорези; недопустимости даже частичного перекрытия фарватера плавучим грунтопроводом по условиям пропуска судов, сплава леса и т.д.; большой засоренности грунта древесиной, камнями и др.; на участках водохранилищ, где по условиям волнения нельзя использовать землесосные снаряды с плавучими грунтопроводами.
Рефулерные землесосы используют преимущественно при удалении грунта на относительно небольшие расстояния от прорези, при укладке отвала грунта на берегу и при необходимости укладки извлекаемого грунта в тело выправительного сооружения.
Землесосные снаряды с подвесными консольными трубопроводами для выброса гидросмеси эффективно применяют на каналах, где возможна укладка грунта на берег, на барах и малых реках.
Для большого объема работ снаряд выбирают на основании технико–экономических расчетов.
Регулирование рабочего режима
несамоходного землесосного снаряда
Управляя работой землесосного снаряда, следует добиваться режима, соответствующего наибольшей в данных условиях производительности. С увеличением производительности сокращаются сроки выполнения работы, уменьшаются удельные расходы топлива и улучшаются условия намыва отвала.
Производительность земснаряда зависит от многих факторов, изменяющихся в процессе работы, поэтому режим работы следует постоянно регулировать в зависимости от конкретных условий. Ход рабочего процесса контролируют по установленным на посту управления приборам. На различных объектах работы факторами, ограничивающими производительность, могут быть условия грунтозабора или условия транспортирования грунта по напорному грунтопроводу.
При выполнении дноуглубительных работ производительность земснаряда чаще зависит от условий грунтозабора. К ним относятся: толщина снимаемого слоя грунта; степень уплотнения и засоренности грунта; несоответствие грунтоприемника виду грунта или глубине разработки; качество работы гидрорыхлителя; глубина извлечения грунта; держащая способность якорей, сдерживающая скорость продвижения снаряда. Снижение производительности обусловливается также неравномерностью процесса разработки и всасывания грунта, колебаниями консистенции гидросмеси.
Признаками ограничения производительности земснаряда условиями грунтозабора являются: невозможность повышения скорости рабочего перемещения землесоса из–за чрезмерного натяжения оперативных тросов, "сползания" якорей, ограниченной скорости лебедок; необходимость частых очисток решетки наконечника или приемного патрубка грунтового насоса; чрезмерный рост вакуума из–за большой глубины всасывания или разработки плотных заиленных грунтов. Эти признаки характеризуют лимитирующую роль грунтозабора лишь в том случае, если соблюдается плавное регулирование рабочего режима. Рывки, резкие изменения скорости лебедок, а также глубины опускания грунтозаборного устройства ведут к неоправданным нарушениям режима.
В том случае если при работе производительность земснаряда ограничивается условиями грунтозабора, необходимо, прежде всего, принять меры по его интенсификации. К таким мерам относятся: закладка более цепких или тяжелых якорей, подключение или наладка работы гидравлического рыхлителя, смена всасывающего наконечника, подбор рациональных параметров работы фрезы (частота вращения, подача, заглубление) или ее замена, подбор технологических параметров (длина подачи, ширина траншеи, заглубление наконечника), тщательное соблюдение равномерности рабочего режима.
В процессе управления земснарядом при лимитирующем грунтозаборе нужно регулировать скорость рабочих перемещений, ориентируясь на показания тех приборов, которые характеризуют сдерживающие факторы. Например, если у траншейного снаряда вследствие медленного обрушения грунта с откосов траншеи рама упирается в грунт, вызывающий перегрузку становой лебедки, ориентирующими при регулировании скорости рабочих перемещений снаряда будут показания тягомера или амперметра становой лебедки. При перегрузке фрезы регулировать рабочий режим надо с ориентировкой на допустимый предел силы тока по амперметру рыхлителя.
Ограничение производительности земснаряда по условиям гидротранспортирования грунта возможно в случаях: работы на крупнозернистых грунтах (гравий, крупный песок); работы с увеличенной дальностью и высотой рефулирования; большого износа или наличия неисправностей в грунтовом насосе и двигателе. Производительность снаряда уменьшается вследствие закупорки (забоя) грунтопровода грунтом.
Возможность забоя определяют по следующим признакам: при плавном небольшом увеличении скорости снаряда вакуум сначала возрастает, затем начинает снижаться вследствие уменьшения расхода гидросмеси; показания манометра увеличиваются; показания расходомера уменьшаются; нагрузка на двигатель уменьшается, вследствие чего повышается частота его вращения; струя, вытекающая из напорного грунтопровода, заметно слабеет, нижняя часть ее становится прерывистой и падает отвесно.
Чтобы предотвратить закупорку грунтопровода при появлении перечисленных признаков, следует уменьшить скорость перемещения снаряда, а при необходимости – приподнять раму. Скорость перемещения земснаряда нужно регулировать так, чтобы не допускать предзабойное состояние. Забой грунтопровода возможен, кроме того от внезапного засорения наконечника, от прососа воздуха. Часто угроза забоя возникает при несоблюдении плавного регулирования рабочего процесса. Слишком быстрое заглубление всасывающего наконечника в грунт, резкие боковые отклонения, быстрое наращивание скорости перемещения снаряда приводят к резкому возрастанию вакуума и падению расхода гидросмеси.
В большинстве случаев наибольшей производительности земснаряда соответствует транспортирование смеси с осаждением части грунта в напорном грунтопроводе. Высота слоя осевшего грунта может достигать четверти диаметра грунтопровода. Наличие слоя осевшего грунта свидетельствует о работе с консистенцией гидросмеси, близкой к предельно допустимой.
При разработке крупнозернистых гравелистых и галечных
грунтов возможно чрезмерное накопление грунта в грунтопроводе, ведущее к снижению транспортирующей способности установки и угрозе закупорки грунтопровода. На таких грунтах нельзя работать с большим слоем осевшего грунта, так как в случае доведения установки до предзабойного состояния необходима последующая длительная непроизводительная промывка грунтопровода водой.
В случае уменьшения производительности земснаряда вследствие ухудшения транспортирующей способности нужно принимать меры к повышению расхода гидросмеси, при этом тщательно следить за состоянием грунтового насоса и всасывающей линии, своевременно устранять неисправности, ведущие к снижению расхода гидросмеси.
Для обеспечения производительной работы земснаряда необходим постоянный контроль за состоянием всасывающего грунтопровода. Прососы воздуха через малейшие неплотности в шаровом соединении, во фланцах и швах грунтопровода вызывают резкое уменьшение расхода гидросмеси и производительности земснаряда. Признаком проникновения воздуха во всасывающую магистраль служит ограниченное значение вакуума, при попытке повышения которого форсированием грунтозабора наблюдается уменьшение показаний манометра. При этом показание вакуумметра остается ниже предельного значения для данного грунтового насоса. О неплотности магистрали свидетельствует затрудненный пуск грунтового насоса. При обнаружении малейших неплотностей следует принять меры к немедленному их устранению.
Обеспечение заданной глубины
при траншейном способе работы землесосным снарядом
Траншейным способом прорезь разрабатывают со значительным заглублением грунтоприемника ниже проектного дна. Образующаяся траншея имеет вначале крутые откосы, грунт на которых находится в неустойчивом состоянии и продолжает осыпаться в основание траншеи в течение нескольких минут (рыхлые чистые пески) или нескольких часов (заиленные грунты). Через 2–3 сут после окончания разработки прорези (или отдельного ее участка) течение сглаживает продольные гребни и поперечное сечение прорези приобретает ложбинообразный вид и сглаженное дно оказывается расположенным ниже проектного дна.
Полный объем переуглубления, распределенный по всей площади прорези, соответствует линейному размеру технологического переуглубления прорези. Эта величина называется запасом на неровность выработки.
При работе землесосного снаряда с всасывающим наконечником, ширина которого менее 1/3 ширины траншеи, запас на неровность выработки (м)
(2.8)
где: Вт – ширина траншеи на уровне проектного дна, м;
тр – расчетный коэффициент заложения откосов траншеи (принимают в зависимости от скорости течения и плотности грунта в пределах 3–4; если земснаряд работает с гидравлическим рыхлителем, то mр = 4÷5, при отсутствии течения коэффициент тр принимают равным коэффициенту установившегося откоса,
т.е. тр = 2,5÷3).
При использовании широкого всасывающего наконечника для удаления слоя более определенного "критического" значения запас на неровность выработки не зависит от ширины наконечника, так как боковые откосы смыкаются в основании траншеи по завершении осыпания грунта. В этом случае запас Dh рассчитывают по формуле (2.8.). Для землесосных снарядов производительностью 2500 м3/ч при работе с наконечниками шириной 10 м взаимосвязь критической толщины полезного слоя, необходимого заглубления наконечника в зависимости от свойств грунта и ширины траншей показана в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Взаимосвязь критической толщины полезного слоя,
в зависимости от свойств грунта и ширины траншей
| Параметр | Грунт плотный заиленный | Песок плотный | ||||||
| Ширина траншеи, м | 9 | 10 | 12 | 15 | 9 | 10 | 12 | 15 |
| Критический полезный слой, м | 2,6 | 2,3 | 1,7 | 0,9 | 3,6 | 3,5 | 3,3 | 3,0 |
| Заглубление наконечника, м | 3,7 | 3,5 | 3,2 | 2,8 | 4,7 | 4,8 | 4,8 | 4,9 |
| Параметр | Песок средней плотности | Песок рыхлый | ||||||
| Ширина траншеи, м | 9 | 10 | 12 | 15 | 9–15 | |||
| Критический полезный слой, м | 8,0 | 8,7 | >10 | >10 | более 10 | |||
| Заглубление наконечника, м | 9,1 | 10 | >11 | >12 | более 12 | |||
При удалении широким всасывающим наконечником слоя грунта менее критического запас на неровность выработки определяется расчетом по формуле
(2.9)
где: hр – заглубление наконечника в грунт ниже уровня проектного дна, равное высоте гребней между траншеями, м.
Заглубление широкого наконечника ниже проектного дна можно ориентировочно определить по формуле
(2.10)
где: hп – средняя толщина полезно удаляемого слоя грунта, м;
Вт, bн – соответственно ширина траншеи и зева всасывающего наконечника, м.
В процессе работы земснаряда это расчетное значение заглубления наконечника корректируют в зависимости от фактически достигаемой глубины на гребнях траншей.
С учетом неизбежных боковых отклонений земснаряда при движении по траншеям минимальные значения запаса Dh и заглубления hр принимают равными 0,2 м вне зависимости от результатов расчета по формулам.
Длину серий и ширину траншей назначают с учетом местных условий. Для землесосного снаряда производительностью более 300 м3/ч длина серий обычно равна 100 м, а для снаряда меньшей производительности – 50 м. Ширину траншеи в большинстве случаев принимают равной ширине корпуса земснаряда. Это позволяет, пользуясь продольными створами, устанавливаемыми через траншею, разрабатывать каждую траншею: по одной перемещаются, удерживая в створе правый, по другой – левый борт снаряда.
Для уменьшения переуглубления траншеи и количества грунта, извлекаемого ниже проектного дна, при наличии средств ориентации земснаряда целесообразно уменьшать ширину траншей. Узкие траншеи особенно целесообразны при углублении перекатов, на которых под слоем песка залегают твердые или связные грунты, ограничивающие возможность заглубления всасывающего наконечника в грунт. В этих случаях, если нет специальных средств ориентации, ширину траншеи принимают обычно равной половине ширины корпуса земснаряда. Земснаряд удерживают на створах последовательно каждым бортом и диаметральной плоскостью.
Если в процессе работы земснаряда заметно сказывается размывающее действие речного потока, могут быть применены методы ускоренной разработки прорези: сквозная проходка отдельных траншей (на кромках и оси прорези) через гребень переката и т.п.
Результаты работы земснаряда зависят от заглубления всасывающего наконечника и скорости перемещения снаряда по траншее. Скорость нужно всегда поддерживать максимально возможной, заглубление же всасывающего наконечника следует регулировать в соответствии с фактической глубиной, вырабатываемой на гребнях траншей. Если глубина недостаточна, наконечник нужно больше заглублять в грунт, если глубина на гребне больше необходимой, то во избежание неоправданных переборов грунта наконечник нужно приподнять.
Ориентировочно заглубление (м) всасывающего наконечника в грунт для снятия тонкого слоя
(2.11)
где: тм – коэффициент заложения мгновенных откосов траншей, зависящий от свойств грунта и скорости перемещения земснаряда.
Зависимость коэффициента заложения мгновенного откоса от скорости продвижения vт для некоторых грунтов показана на рис. 2.1.
Рис. 2.1. График зависимости коэффициента заложения мгновенного откоса траншеи от скорости продвижения землесосного снаряда при разработке песчаного грунта рыхлого (кривая 1), средней плотности (2), разнозернистого плотного (3)
Подобные зависимости определяют путем измерения фактического профиля разрабатываемой траншеи при разной скорости земснаряда. Для достижения расчетной производительности Qр, предусмотренной в наряде–задании, скорость перемещения (м/мин) земснаряда по траншее
(2.12)
Если фактическая скорость перемещения по траншее больше расчетной и при этом обеспечивается заданная глубина на прорези, то земснаряд работает более производительно, чем предусмотрено заданием. Пониженная фактическая скорость свидетельствует о недостаточно эффективной работе.
Когда траншея пройдена на всю длину серии до контрольного поперечного створа, землесосный снаряд переводят на следующую траншею. Для этого приподнимают грунтозаборное устройство над уровнем дна, и, сматывая передний становой канат, спускают снаряд вниз по течению до начала серии. Скорость сплывания снаряда под действием течения возрастает. Необходимо своевременно начинать постепенное его притормаживание, так как при резком торможении, особенно крупного земснаряда и на быстром течении, возможны обрыв каната и повреждение лебедки.
При отсутствии или малой скорости течения для перемещения землесоса на новые траншеи необходимо использовать одну из задних лебедок, якорь которой должен быть заложен в направлении перемещения.
Заглубление всасывающего наконечника в грунт на очередной траншее начинают ниже (на 3–5 м) поперечного створа в начале серии с таким расчетом, чтобы к створу успеть достичь требуемого заглубления наконечника. Скорость заглубления наконечника регулируют, ориентируясь на натяжение рамоподъемного каната.
Обеспечение заданной глубины
при работе землесоса с механическим разрыхлителем
Для разработки связных грунтов применяют землесосы с механическими разрыхлителями. В дноуглублении наиболее распространены разрыхлители фрезерного типа. Снаряд, оборудованный механическим разрыхлителем, перемещается по прорези папильонажным способом.
При удалении грунтов со дна водоема с использованием фрезерных разрыхлителей осуществляются три связных между собой процесса: 1) отделение грунта от дна; 2) передача срезанного грунта в зону активного всасывания; 3) всасывание образовавшейся гидросмеси.
Процесс резания грунта является начальным. Глинистые и плотные грунты отделяются от массива ножами разрыхлителя в виде «ломтей» (отдельных кусков) или стружки, которая может иметь разную толщину в зависимости от соотношения между скоростью вращения фрезы и скоростью ее движения по папильонажной ленте. Особенность процесса резания грунта под водой заключаются в совмещении в одной зоне процессов резания и гидравлического всасывания грунта. Срезанный ножами фрезы грунт попадает во внутреннюю полость фрезы, откуда увлекается потоком воды в приемное отверстие всасывающего трубопровода.
На рис. 2.2 приведена схема разработки связного грунта разрыхлителем фрезерного типа.
Рис. 2.2. Забор связного грунта рыхлителем фрезерного типа
К торцевой части фрезы 1 примыкает всасывающий наконечник 2. После папильонажного хода передний откос массива грунта имеет вид поверхности с продольным сечением BFC. Для разработки следующей ленты земснаряд перемещают вперед на величину подачи lс. При заглублении фрезы в грунт Hс сечение разработанной папильонажной ленты имеет вид фигуры ABFCDE. В пределах папильонажной ленты такого сечения фреза отделяет от массива и разрыхляет грунт независимо от действия грунтонасосной установки.
Извлечение разрыхленного грунта производится водой, поступающей в зев всасывающего наконечника. При этом всасывается лишь та часть грунта, которая оказалась в пределах сферы всасывания. Факт разработки фрезой ленты грунта определенного сечения и объема вовсе не означает, что этот грунт извлечен землесосом со дна водоема. Некоторая часть грунта выпадает из фрезы и остается на дне (попадает в «просор»). Объясняется это тем, что сфера всасывания не охватывает всю внутреннюю полость фрезы. При образовании «просора» профиль дна после прохода землесоса имеет вид не линии DCGK, а линии LM. Для обеспечения чистоты выработки остаток разрыхленного грунта («просор») подбирается при повторном проходе по папильонажной ленте.
Таким образом, эффективность разработки грунтов фрезерными землесосами в целом зависит не только от эффективности резания, но и от эффективности последующего всасывания. Грунт может быть эффективно разрушен, но при нерациональной организации всасывания попадает в «просор», что ведет к общему снижению производительности снаряда.
Режим грунтозабора при работе фрезерного землесоса определяется тремя параметрами: заглублением фрезы в грунт Hс, подачей вперед lс и скоростью папильонирования Vп. При работе на связных грунтах заглубление фрезы в грунт Hс принимается равным сумме полезной толщины снимаемого слоя hп и установленного запаса на неровность выработки hз, причем заглубление, равное полуторному диаметру фрезы считается предельным. Это связано с тем, что при бόльших заглублениях, обвалы грунта затрудняют работу разрыхлителя. Обычно при толщине снимаемого слоя больше диаметра фрезы разработка прорези ведется в два и более слоя.
Из схемы грунтозабора, показанной на рис. 2.2, видно, что на границах папильонажных лент фреза оставляет гребни. Вершины гребней должны лежать в плоскости проектного дна. Запас на неровность выработки равен высоте гребней, или, что то же самое, величине переуглубления.
Подача вперед определяется запасом на неровность выработки hз и углом наклона рамы снаряда к горизонту α (т.е. глубиной опускания рамы):
. (2.13)
Величина, которую можно условно назвать площадью всасывания определяется по формуле
, (2.14)
где: j – отношение объема грунта, всасываемого в приемник, к объему грунта, срезаемого фрезой. Это отношение на грунтах средней плотности составляет около 0,8. При разработке тяжелых глин оно может падать до нуля.
Тогда скорость папильонирования Vп определится по следующей формуле
. (2.15)
где: Qг – расчетное значение производительности снаряда, которое устанавливается исходя из технической производительности и значений коэффициентов ее использования по роду грунта и по толщине снимаемого слоя. Последний коэффициент устанавливается посредством натурных испытаний.
, (2.16)
где: nф – частота вращения фрезы, 1/мин;
z – число ножей.
Срезанный ножами грунт попадает в полость фрезы, откуда увлекается потоком воды в грунтоприемник. Если толщина стружки большая, влекущая сила потока окажется недостаточной и грунт в приемное отверстие поступать не будет. Ориентировочно считают, что предельная толщина стружки составляет 0,1 м.
Все фрезы имеют постоянное направление вращения, так как двигатели разрыхлителя не имеют реверса. При папильонировании землесоса в одну сторону ножи срезают стружки, поднимаясь в процессе вращения (работа «в подрез»), в другую, – опускаясь от поверхности грунта к основнию срезаемого слоя (работа «в накат») (рис. 2.3).
При работе в накат реакция грунта направлена вверх, т.е. противодействует силе веса рамы с размещенным на ней устройствами. При работе в подрез реакция грунта направлена вниз, т.е. складывается с силой веса. Поэтому ленты, пройденные в накат, оказываются менее глубокими, чем ленты, пройденные в подрез.
Рис. 2.3 – Работа фрезерного разрыхлителя:
а – работа «в накат»; б – работа «в подрез»
Если грунт очень плотный, то при работе в накат фреза может выкатываться на поверхность неразработанного дна. В этом случае приходится разрабатывать грунт только во время папильонирования в одну сторону, когда фреза работает в подрез. В другую сторону папильонирование производится или с поднятой над грунтом фрезой (холостой ход), или по уже разработанной ленте – для подборки «просора».
Следует отметить, что транспорт по трубопроводам связных грунтов изучен недостаточно. Нет надежных данных о допустимых конси–стенциях при транспортировании грунта в комьях.
Работа самоходного землесосного снаряда
Самоходный землесос во время разработки дноуглубительной прорези перемещается по ней с помощью ходовых винтов.
Земснаряд оснащен волочащимся всасывающим наконечником, зев которого обращен книзу. Для обеспечения работы на волне всасывающий трубопровод в средней части по длине снабжен гибкими соединениями и подвешен к лебедке через пневмогидравлические волновые компенсаторы.
Для обеспечения управляемости земснаряд при разработке
грунта движется со скоростью не менее 4–5 км/ч (65–85 м/мин), поэтому за каждый проход по прорези с поверхности дна удаляется тонкий (5–10 см) слой грунта по ширине всасывающего наконечника. Со всей площади прорези слой грунта удаляется многократным прохождением земснаряда по прорези.
Особенности управления движением землесоса при всасывании им грунта практически исключает возможность перемещений по определенным заданным траекториям. Поэтому для последовательного углубления прорези не стремятся выдерживать строгую параллельность траекторий движения волочащегося грунтоприемника.
В процессе работы необходимо систематически промерять глубины на прорези для уточнения границ участков, подлежащих дальнейшему углублению.
У земснаряда относительно большой технологический запас на неровность выработки (до 0,5 м), назначаемый по опыту эксплуатации с учетом местных условий.
Кромки углубляемой прорези при близком расположении берега обозначают береговыми створными знаками. При невозможности их применения кромки прорези на мелководье обозначают вехами, заглубляемыми в дно на расстоянии около 10 м за кромками. Устанавливают также плавучие буи за кромками на расстоянии, при котором обеспечивается свободный проход земснаряда по прорези у ее кромок. Для ориентирования землесоса на прорези используют также радионавигационные средства и спутниковые системы позиционирования.
Волочащийся наконечник, положение которого не зафиксировано по глубине, имеет свободу перемещения в поперечном направлении. При движении земснаряда наконечник скользит по поверхности дна и повторяет его рельеф. Вследствие поперечного дрейфа корпуса земснаряда грунтозаборное устройство отклоняется в боковых направлениях. В том случае если оно прижимается к борту, создается угроза поломки. При отклонении от борта нарушается нормальное функционирование всасывающего наконечника и создается опасность повреждения трубопровода.
Одна из основных задач управления рабочим режимом – не допускать больших боковых отклонений грунтозаборного устройства от вертикальной плоскости. При увеличении отклонения, что видно по наклону тросов подвески всасывающего трубопровода, наконечник приподнимают от грунта с помощью лебедки, чтобы предоставить висящему на канатах трубопроводу занять параллельное борту положение под действием собственного веса. После чего наконечник снова опускают до контакта с грунтом.
Чтобы предотвратить плотный контакт волочащегося наконечника с грунтом, регулируют давление в пневмоаккумуляторе волнового компенсатора (увеличение давления уменьшает силу воздействия наконечника на грунт) в соответствии с инструкцией по эксплуатации. С этой же целью увеличивают зазор между кромкой зева наконечника и поверхностью дна, переставляя в новое положение опорные башмаки (полозья) наконечника. Кроме того, регулируют размер отверстия на верхней стенке наконечника для добавления воды в гидросмесь.
В том случае если при грунтозаборе не обеспечивается достаточное насыщение смеси грунтом и вакуум не достигает нормального значения, уменьшают (если возможно по условиям управляемости земснаряда) скорость движения, снижают давление в волновом компенсаторе, уменьшают зазор под кромкой зева и открытие отверстия на тыльной стенке наконечника. Оптимальное сочетание указанных параметров определяют по опыту эксплуатации с учетом условий работы, конструктивных особенностей и состояния оборудования землесоса.
Обеспечение заданной глубины
при работе многочерпакового земснаряда
Оптимальный режим работы многочерпакового снаряда, обеспечивающий чистоту разработки прорези при максимальной производительности, достигается правильным выбором таких параметров, как подача по становому канату, скорость рабочего перемещения и глубина опускания рамы.
Подача вперед зависит от рода грунта, толщины снимаемого слоя и длины шлейфа черпаковой цепи.
Длина шлейфа S изменяется в зависимости от глубины опускания черпаковой рамы. Она также зависит от степени износа цепи. При малой глубине черпания шлейф имеет большую длину (S=1,5 ÷ 4,0t, где t – шаг черпаковой цепи). При большой глубине черпания шлейф невелик или вовсе может отсутствовать (рис. 2.4).
При разработке тонких слоев грунта толщиной меньше вылета a черпака подача снаряда вперед lс должна быть не более 3/4 длины шлейфа, т.е. lс≤0,75S (рис. 2.5). При разработке плотного грунта на малой глубине черпания, а также при износе цепи подача не должна превышать половины длины шлейфа (lс≤0,75S).
Рис. 2.4. Зависимость длины шлейфа (S)
от глубины опускания черпаковой рамы (Hч)
Рис. 2.5. Схема забора черпаками
тонких слоев грунта при длинном шлейфе
При удалении связного грунта толщиной более вылета а черпака (риc. 2.6) подачу lc ограничивают значением радиального вылета черпака aр = rк – rс (где rк, rс – соответственно, радиус поворота козырька и спинки черпака вокруг оси нижнего барабана) и назначают равной
, (2.17)
Величины rк, rс определяют графически при совмещении боковых проекций черпака и нижнего барабана.
Рис. 2.6. Схема забора черпаками толстых слоев связного грунта
Подача вперед на толстых слоях несвязного грунта больше подачи при разработке связных грунтов. Для стандартных черпаков при разработке несвязного грунта, осыпающегося с заложением откоса 
, подача колеблется от 0,4 до 1,2 м и составляет примерно 0,5÷0,75 шага черпаковой цепи t.
Запас на неровность выработки зависит от производительности земснаряда, рода грунта и величины подачи вперед. Величины допускаемого запаса на неровность выработки для многочерпаковых снарядов приведены в табл. 2.6.
Таблица 2.6
Запас на неровность выработки для многочерпаковых снарядов
| Грунт | Запас на неровность выработки (см) при технической производительности земснаряда, м3/ч | |
| до 250 | 250 и более | |
| Песчаный Глинистый, галька, булыжник Каменистый и засоренный валунами | 5/10 15/– 30/– | 10/15 20/– 40/– |
Примечание:
В числителе указан запас на неровность выработки при отношении подачи к длине шлейфа менее 0,5, в знаменателе – при отношении более 0,5.
В целях обеспечения заданной глубины разработки, избежания пропусков между следами черпаков, а также для уменьшения высоты гребней следы, оставляемые отдельными черпаками, должны перекрываться на величину, равную не менее 0,4–0,5 ширины черпака. Скорость, м/мин, папильонирования из условия достаточного перекрытия следов черпаков должна быть не более
, (2.18)
где: bч – ширина зева черпака, м;
пч – число черпаков, проходящих через верхний барабан за 1 мин;
b – угол между осью снаряда и направлением станового каната (при расчетах принимают b = 0).
Скорость черпаковой цепи ограничивается неравномерностью нагрузки, вызывающей рывки и сильные удары на верхнем черпаковом барабане. При разработке плотного и каменистого грунтов возможно проворачивание верхнего барабана в цепи. В таких условиях скорость черпаковой цепи, а также другие технологические параметры (подачу вперед, скорость папильонирования, угол разворота корпуса снаряда) подбирают опытным путем.
При разработке липкого грунта, медленно выпадающего из черпаков, скорость движения черпаковой цепи уменьшают из–за просора грунта на дно прорези. Скорость ограничивают также при работе на очень рыхлых грунтах, легко вымывающихся из черпаков во время подъема под водой. Скорость цепи в этих случаях нужно подбирать опытным путем, но при этом не следует стремиться полностью предотвратить просор или вымывание грунта, так как это связано с уменьшением производительности снаряда.
На выполнение работ многочерпаковым снарядом, у которого по конструктивным особенностям при разработке песчаного грунта происходит просор грунта в прорезь, превышающий 15% извлекаемого количества, допускается увеличивать запас на неровность выработки. Просор грунта в этих случаях должен быть обоснован материалами натурных измерений и утвержден администрацией бассейна внутренних водных путей.
Глубину опускания рамы многочерпакового снаряда устанавливают несколько большей проектной глубины прорези с учетом запаса на неровность выработки и просора грунта. Просор грунта происходит во время зачерпывания, особенно если черпаки переполнены. Частично грунт теряется из черпаков во время движения их по раме, а также после опорожнения на верхнем барабане. Кроме того, возможен просор грунта из шаланд через неплотности створок.
Весь грунт, попавший в просор, распределяется по разработанной площади прорези довольно равномерно, заполняя впадины и возвышения, оставшиеся после работы. Количество грунта, просоренного в прорезь и, следовательно, не удаляемого из нее, не входит в планируемое и учитываемое количество, поэтому при выдаче наряда–задания на разработку прорези не разрешается учитывать количество просора дополнительно к запасу на неровность выработки.
Особенности работы многочерпакового земснаряда
При работе многочерпакового земснаряда без грунтозаборного экрана на несвязном грунте перед черпаками образуется вал. По окончании работы на прорези вал убирают. Для этого последнюю папильонажную ленту разрабатывают с глубиной больше нормальной, после чего раму несколько приподнимают и подают земснаряд вперед по становому канату. Включают черпаковую цепь на задний ход и с малой скоростью осторожно проходят земснарядом от кромки до кромки прорези; грунт из вала при этом разравнивается спинками черпаков и сталкивается в переуглубленную ленту. При выполнении этой операции необходимо тщательно следить за движением цепи по раме, чтобы не допустить схода черпаковой цепи с нижнего барабана.
При работе на грунте, засоренном камнями, в вал перед черпаками могут выкатываться камни, представляющие опасность для проходящих судов. В этом случае, если позволяет ширина судового хода на перекате, прорезь разрабатывают по ширине в два приема, пропуская суда по неразработанному участку. Если ширина прорези недостаточна, то выше и ниже ее устанавливают семафоры. Пропускают суда после уборки вала грунта и контрольного траления.
Во избежание поломки при работе на грунте с крупными камнями скорость движения черпаковой цепи уменьшают. Если камень не помещается в черпаке, а дноочистительного снаряда для его извлечения нет, то с помощью земснаряда камень осторожно сталкивают рамой в вырытую для него яму на 40–50 см ниже проектного дна, маневрируя оперативными канатами.
Все особые случаи работы многочерпаковых снарядов должны указываться в нарядах–заданиях.
Скальный грунт разрабатывают многочерпаковыми снарядами после дробления породы. Работа допускается лишь при достаточной прочности черпаков и цепи снаряда, грунтоотводных путей и шаланд. Задняя стенка грунтового колодца, грунтовый клапан, дно и боковые стенки лотков защищают от ударов камнями листовой сталью толщиной 15–30 мм с упругими прокладками, а борта грунтового трюма шаланды – деревянной обшивкой или навесными металлическими щитами. Для гашения скорости вылетающих в шаланду камней на конце откидного лотка устанавливают шарнирную заслонку.
Для обеспечения производительной работы многочерпакового снаряда при разработке дробленого скального грунта необходимо учитывать следующие требования. Шлейф провисающего участка черпаковой цепи должен быть максимально допустимым по условиям устойчивого положения цепи на нижнем черпаковом барабане (НЧБ). Устойчивость цепи на НЧБ зависит от размера шлейфа, зазоров в сочленениях цепи, состояния НЧБ, глубины черпания и правильности работы. Черпаковую раму снаряда следует опускать так, чтобы выходящие к НЧБ черпаки не задевали за выступы дна. В этом случае черпание выполняется черпаками шлейфового участка. Для эффективного зачерпывания грунта, исключающего появление грунтового вала, на раме снаряда устанавливают грунтозаборный экран. Порядок установки и использования экрана определяется инструкцией по его эксплуатации.
В случае защемления между черпаком и экраном камня размерами больше черпака черпаковую цепь следует остановить, снаряд вывести за пределы судового хода и вращением черпаковой цепи на задний ход освободиться от камня.
При работе без экрана поперечный вал камней следует «сгонять» на глубину, а продольный вал (у кромки) – извлекать дноочистительными снарядами.
Подачу при уборке дробленой скалы принимают около 0,6 от вылета черпака (lc≈0,6a) при работе без экрана и около половины длины шлейфа при работе с экраном (lc≈0,5S).
При подборе дробленой скалы возможны случаи выворачивания крупных камней, создающих угрозу для проходящих судов. Поэтому каждую вахту проверяют разработанный участок прорези жестким тралом. Обнаруженные камни, выступающие над проектным дном, удаляют. Негабаритные камни, которые могут застрять в колодце или на лотках, извлекают из черпаков на палубу снаряда с помощью крана или талей, оснащенных захватными приспособлениями. При использовании клещеобразного захвата (храпа) во избежание его соскальзывания на поверхности камня делают углубления.
Обнаруженные на прорези участки с нераздробленной скалой отмечают буйками по береговым ориентирам и наносят на укрупненный план прорези.
На отдельных объектах дноуглубительных работ, особенно в ранний период навигации, встречаются мерзлые грунты. Трудность их разработки зависит от толщины мерзлого слоя и наличия инородных включений (топляков, камней, мусора и т.п.).
Разрабатывают мерзлый грунт со скоростями (черпаковой цепи и рабочего перемещения), исключающими поломку. Подачу по становому канату назначают примерно такую же, как при разработке твердой глины. Если толщина мерзлого грунта не превышает 0,25–0,3 м, то рекомендуется заглублять раму ниже слоя мерзлоты и разрушать его снизу.
Учитывая, что очищенная от грунта мерзлота в воде подтаивает, места, не поддающиеся разработке, пропускают и дорабатывают в последнюю очередь. Возможна разработка мерзлых грунтов путем снятия тонкого оттаявшего слоя в несколько этапов. Тонкий слой грунта снимают шлейфовым участком цепи приподнятой над мерзлым грунтом черпаковой рамой. Для обеспечения эффективного зачерпывания в этом случае следует использовать грунтозаборный экран.
Работа штангового земснаряда
Для перемещения штангового снаряда по прорези используют закольные сваи, напорную лебедку и штангу с черпаком.
Следы отдельных черпаков должны перекрываться на 0,25–0,4 их ширины для того, чтобы не оставались неразработанные гребни.
Глубину опускания черпака определяют с учетом запаса на неровность выработки. Величину запаса назначают в зависимости от грунта: на песчано–гравелистом – 15 см, глинистом – 20 см, гальке с булыжником – 30 см, глинистом с валунами – 50 см, каменистом (на скале) – 50 см.
Эффективность работы снаряда во многом зависит от согласованности выполнения отдельных операций. Выбирать канат подъема черпака после забора им грунта нужно, не дожидаясь подъема черпака на полную высоту. Как только черпак выйдет из воды, приводят во вращение поворотную платформу и поворачивают ее до положения, при котором производят освобождение черпака от грунта. После освобождения черпака стрелу устанавливают над смежным участком и цикл повторяют.
Поднимать камни можно только при условии, если они помещаются в черпаке. Камни большего размера предварительно раздробляют взрывами. Крупный камень можно не извлекать, а свалить в яму, выкопанную около него снарядом.
Работа скалодробильного снаряда
При дроблении скального грунта особое внимание следует уделять точности разбивки прорези, установки створных знаков и перемещений снаряда. Для этого необходимо:
– при разбивке створов, особенно продольных, предусматривать максимально возможное межстворное расстояние;
– применять круглые створные вехи одинакового диаметра;
– при установке вех контролировать их вертикальность;
– перед началом работы снаряда на прорези выставлять все створные вехи и проверять точность створных линий (например, путем контрольных перемещений корпуса снаряда по прорези с проверкой расстояний по канатам);
– в процессе работы снаряда расстояние перемещений и возврат на место после пропуска судов контролировать по оперативным канатам.
Грунт на всей прорези дробят до заглубления долот ниже проектного дна на постоянную глубину, равную шагу дробления. Дроблению не подлежат участки прорези с глубиной, превышающей проектную на глубину, равную шагу дробления.
Скалодробильным снарядом с пневмомолотами прорезь разрабатывают последовательно группами траншей, расположенных вдоль прорези. Дробление начинают с траншеи, примыкающей к уже разработанному участку. Расстояние перемещения молота (шаг дробления) выбирают в зависимости от прочности и состояния скального грунта, заданной толщины раздробливаемого слоя и допустимого размера получающихся при дроблении фракций. Разработку толстых слоев скальной породы (более 0,5–0,7 м) следует производить послойно после извлечения раздробленной породы предыдущего слоя.
Укладка грунта в воду
Отвал извлеченного из прорези грунта не должен создавать затруднений для движения судов и плотов как при низких, так и при высоких уровнях воды. Грунт с отвала не должен попадать обратно в прорезь. При выполнении дноуглубительных работ на судовом ходу отвал грунта по возможности используют для защиты разработанной прорези и прилегающих участков судового хода от заносимости путем образования выправительных сооружений, повышения побочней, перекрытия второстепенных рукавов и т.п. Место, форму и размеры отвала грунта определяют с учетом требований охраны окружающей среды в соответствии с действующими правилами и инструкциями.
Грунт, извлекаемый рефулерным землесосом, необходимо укладывать со строгим соблюдением заданных формы и расположения отвала. Грунт в отвале должен быть уложен в форме сплошного вала с равномерной отметкой гребня. При подводном расположении гребня отвала нужно следить за перемещением концевого понтона, добиваясь равномерной подачи грунта вдоль отвала.
Концевой понтон грунтопровода удерживают на течении двумя якорями. При отсутствии течения закладывают дополнительный якорь с концевого или промежуточного понтона.
Время, необходимое для завозки и последующих перекладок якорей учитывается в наряде–задании.
При разработке прорези сериями сверху вниз периодическую перекладку якорей плавучего грунтопровода производят без остановки снаряда.
Концевой понтон следует устанавливать напротив верхней границы разрабатываемой серии, а к моменту завершения разработки серии концевая часть рефулера должна находиться напротив начала данной серии. Для наибольшей плотности укладки намываемого грунта и получения равномерного сечения образуемого отвала концевой понтон следует перемещать как можно чаще короткими подачами длиной не более трех диаметров пульпопровода.
При намыве из грунта полузапруд применяют два способа установки концевого понтона. В случае малой глубины в районе намываемого сооружения во избежание посадки понтонов на дно и для облегчения их передвижки концевой понтон устанавливают поперек течения (рис. 2.7, а), для чего, кроме двух основных его якорей Я1 и Я2, с промежуточного понтона заводят дополнительный якорь Я3. Если глубина достаточна, то может быть применена обычная схема с двумя якорями (рис. 2.7, б).
Для создания массивного сооружения или в случае распределения большего объема извлекаемого грунта на мелководье уширяют отвал следующими способами:
– увеличением дальности и высоты выброса пульпы относительно концевого понтона путем увеличения вылета патрубка или применения конического насадка;
– параллельной укладкой дополнительных валов грунта к намытым ранее;
– боковым смещением концевого понтона в обе стороны от продольной оси сооружения.
Для перемещения грунта на необходимое расстояние от прорези требуется определенный запас длины плавучего грунтопровода.
Рис. 2.7. Схемы намыва полузапруды из грунта
На рис. 2.8 помещена номограмма, с помощью которой можно рассчитать длину плавучего грунтопровода Lnл минимально необходимую для отвода грунта на расстояние В по ширине и D по длине прорези. Номограмма составлена для условий работы при малой скорости течения. Она действительна для грунтопроводвов, снабженных соединениями с предельным углом поворота 20–22°. Расстояния В и D и длина пульпопровода Lnл выражены на номограмме числом звеньев плавучего грунтопровода.
Рис. 2.8. Номограмма для определения длины
плавучего пульпопровода и дальности отвала грунта
При работе земснаряда на участке с большой скоростью течения во избежание повреждений грунтопровода необходимо предусматривать запас его длины по сравнению с полученным по номограмме на 10–15%. Если длина грунтопровода не дает возможности удалять грунт в отвал на заданное расстояние, иногда целесообразно уменьшить длину траншеи. В отдельных случаях для быстрого намыва крупных сооружений применяют одновременно несколько земснарядов. Выполнение такой групповой работы проектируют в соответствии с конкретными условиями, проект утверждает администрация бассейна внутренних водных путей.
Грунт, уложенный в выправительное сооружение обычным намывом, часто имеет недостаточную плотность, поэтому сооружения, особенно сразу после возведения, подвергаются интенсивному размыву речным потоком. Разрушению сооружений и отвалов способствует беспорядочная укладка грунта в процессе намыва – наличие проранов, впадин и т.п.
Для улучшения качества намыва сооружений необходимы: строгое соблюдение направления намыва и короткие передвижки концевого понтона; повышение насыщения смеси грунтом до возможного предела; отвод воды от намываемого сооружения во время пусков насоса и промывок грунтопровода.
Укладка грунта на берег
Укладку грунта на берег применяют с целью повышения ранее возведенных сооружений и отвалов грунта (гидроотвалов), при намыве выправительных сооружений на сухих песках в условиях низкой межени, при намыве пляжей, создании новых береговых территорий и т.д. Выполняя перечисленные работы, необходимо соблюдать задаваемые условия: расположение выемок, форму сооружений и отвалов, последовательность и качество укладки грунта и др. В зависимости от условий работы намыв может производиться на заранее обвалованные участки (карты) или без обваловывания. При намыве грунта на обвалованные карты необходимо обеспечить сброс осветленной воды с помощью водосборных колодцев или простейших водосборных устройств (металлических труб, закрытых деревянных лотков и т.п.), устанавливаемых вблизи конца каждой карты.
Наиболее эффективен безэстакадный способ намыва, при котором гидросмесь на карту подают по распределительному грунтопроводу, уложенному непосредственно на поверхности намываемого грунта. По мере намыва слоя грунта толщиной 0,3–0,5 м, грунтопровод, собранный из труб с быстроразъемными соединениями, удлиняют или укорачивают с помощью самоходного крана. Для возможности безопасного передвижения по поверхности свеженамытого грунта давление гусениц крана на грунт должно быть не более 25 кПа.
Дня уменьшения трудоемкости работ с береговыми трубопроводами применяют облегченные прорезиненные шланги.
Сооружения, намываемые без обваловывания и организованного водосбора, обычно приобретают распластанный поперечный профиль с боковыми откосами от 1:10 до 1:20. Если растекание грунта допустимо только в одну сторону, следует применять одностороннее обвалование.
При намыве береговой территории все работы на карте с береговыми грунтопроводами выполняют специальные береговые бригады, оснащенные средствами механизации. Работу команды земснаряда и береговой бригады согласовывают командир и вахтенный начальник земснаряда.
При работе землесосного снаряда на каналах или мелководных участках реки, где плавучие грунтопроводы применить невозможно, могут быть использованы конические насадки, через которые извлеченный грунт удаляется выбросом на расстояние 30–40 м. При траншейном способе разработку каждой серии нужно начинать с траншеи, наиболее удаленной от намеченного места отвала грунта. При укладке грунта по обе стороны прорези, например на берегах в случае узкого русла, разработку серии начинают со средней траншеи. В зависимости от требующейся дальности расположения отвала грунта от прорези конический насадок присоединяют непосредственно к корпусному напорному грунтопроводу или укороченному плавучему грунтопроводу.
Землесос, приспособленный для удаления грунта выбросом с корпуса, должен быть снабжен комплектом сменных конических насадков и угловым патрубком на корпусном напорном грунтопроводе, позволяющим выбрасывать гидросмесь с любого борта. Труба с коническим насадком должна быть с максимально возможным консольным выносом за борт, что способствует увеличению дальности выброса.
Дальность полета струи гидросмеси увеличивают сокращением длины плавучего грунтопровода. Для получения максимальной дальности при неизменной технической производительности длину грунтопровода оставляют минимально необходимую по местным условиям.
Удаление грунта лотком
При отводе грунта с помощью лотка для удаления отвала за кромку прорези земснаряд в процессе работы должен перемещаться параллельным папильонажем. На канале, как правило, можно укладывать грунт на обе бровки, а на малой реке – на оба уреза.
Применение лоткового земснаряда целесообразно на узких прорезях, ширина которых меньше длины лотка. Если длины лотка недостаточно для удаления грунта со всей площади прорези за ее кромку, приходится работать с перевалкой грунта, что разрешается в исключительных случаях при отсутствии других технических средств. При отвале лотком на берег легкоразмываемых грунтов необходимо принимать меры к тому, чтобы грунт не смывало в реку.
Удаление грунта шаландами
Шаланды, входящие в состав каравана многочерпакового земснаряда, должны по размерам и вместимости соответствовать земснаряду. Ширина грузового трюма шаланды должна соответствовать длине грунтового лотка земснаряда, чтобы грунт попадал в среднюю часть трюма и по мере заполнения шаланды равномерно распределялся по ширине трюма. В процессе эксплуатации необходимо обеспечивать плотность закрытия люков. У шаланды с раскрывающимся корпусом необходимо следить за состоянием уплотнения по всему периметру разъема трюма и заменять неисправные участки.
Для транспортирования глинистого грунта применяют шаланды с вертикальными стенками грунтовых трюмов и с большим просветом люков, а также шаланды с раскрывающимися корпусами.
На шаландах для каменистого грунта тяговые канаты или цепи должны быть защищены щитами или кожухами, а стенки грунтовых ящиков покрыты деревянным настилом.
Для наполнения грунтом шаланду устанавливают напротив лотка земснаряда кормовой частью и по мере загрузки трюма постепенно продвигают вдоль борта земснаряда. Заполнять трюм шаланды при одном или двух положениях относительно земснаряда запрещается во избежание поломки корпуса.
Загружать шаланды следует поочередно с обоих бортов земснаряда без прекращения его работы на время смены шаланд. При этом клапан грунтового колодца обычно перекладывают без остановки черпаковой цепи. При разработке засоренных грунтов следует проверять полноту перекладки клапана.
С одного борта шаланды загружают только в случае недостаточных глубин с другого борта земснаряда или при работе в стесненных условиях.Разгружают шаланды только на месте, указанном в наряд–задании. При ограниченной площади отвала заполнять его грунтом следует, начиная от наиболее удаленных мест, равномерно по всей площади, для чего границы использованной части отвала грунта нужно обозначать вешками. При укладке шаландами грунта в тело выправительных сооружений контуры их должны быть обозначены створами.
Работа земснаряда на открытой акватории
Дноуглубительные работы на водных путях с озерными и прибрежно–морскими условиями плавания разрешаются самоходным земснарядам, который соответствует классу "О" или "М–СП" Российского Речного Регистра, оборудован средствами радиосвязи, спасательным и навигационно–штурманским оборудованием в соответствии с действующими нормами и положениями. Этим требованиям должны соответствовать все суда, входящие в состав земкараванов (мотозавозни, грунтоотвозные шаланды и др.). В исключительных случаях при использовании несамоходного земснаряда класса "О" к нему должен быть постоянно прикреплен буксировщик, соответствующий по классу району работ.
На открытых акваториях по условиям волнения невозможно применение землесосных снарядов с плавучими грунтопроводами.
Земснаряды, осуществляющие рабочие перемещения с помощью оперативных лебедок, можно использовать только на мелководных участках с ограниченной высотой волн и на обращенных к берегу склонах баров. При этом операции с якорями следует выполнять с помощью оборудованных для этого судов, соответствующих по классу району работ.
На открытой акватории со сложными ветроволновыми условиями (в частности, на обращенных к морю склонах баров) следует применять свободнодвижущиеся землесосные снаряды с волочащимися грунтоприемниками, оборудованные подвесными грунтопроводами для удаления грунта за кромку прорези. При ограниченных размерах волн на участках с относительно небольшой глубиной земснаряды с подвесными трубопроводами можно использовать для разработки грунта атакующими грунтозаборными устройствами. При этом необходимо закладывать не менее четырех оперативных якорей, обеспечивающих необходимую маневренность при выполнении работ. В случае бокового ветра или течения следует закладывать пятый (кормовой папильонажный) якорь со стороны бокового воздействия на корпус.
Для выполнения работ на удаленном от берегов участке судового хода дноуглубительную прорезь закрепляют плавучими створами в виде буев или определяют с помощью использования спутниковых навигационных систем. Местоположение створных знаков и самого земснаряда в процессе работы необходимо периодически контролировать.
Во время ветра и волнения на земснаряде должны быть приняты меры предосторожности при смене шаланд, перекладке якорей, очистке грунтовых путей и т.п. Нормативное время на выполнение этих операций допускается увеличивать в 3–4 раза. При сильном бортовом ветре швартовка шаланд разрешается к подветренному борту земснаряда. При волнении, создающем угрозу повреждения оборудования, работа земснаряда должна быть прекращена. Следует поднять раму в верхнее положение и закрепить ее. Земснаряд, удерживаемый на рабочих якорях, следует развернуть продольной осью по направлению к ветру. В отдельных случаях при угрозе ударов корпуса о грунт из–за килевой качки земснаряд для отстоя отводят в укрытие или на глубину.
При получении штормового предупреждения земснаряд необходимо перевести в ближайшее укрытие. Брандвахта и другие вспомогательные суда каравана должны стоять в укрытии независимо от погоды.
Место отвала грунта шаландами назначает прораб путевых работ с учетом амплитуды колебаний уровня воды от влияния сгонно–нагонных явлений и суточных приливов и отливов. Акваторию отвала грунта шаландами обозначают на местности плавучими знаками (вехами или буйками).
Работа земснаряда
в условиях резкого колебания уровней воды
При работе земснаряда в условиях резкого колебания уровня воды запас на неровность выработки увеличивают по сравнению с его нормативным значением на амплитуду колебаний уровня в течение 30 мин. Уровень воды наблюдают через каждые 30 мин. Глубину опускания грунтозаборного устройства корректируют в соответствии с наблюдениями за уровнем воды (через каждые 30 мин).
Рабочие якоря закладывают с учетом возможных изменений направления течения и ветра. Вспомогательные суда земкаравана во избежание их обсушки при убыли воды следует расставлять на местах с достаточным запасом глубины.
Работа земснаряда при низкой температуре воздуха
Использование земснаряда возможно при температуре воздуха до –10° С. Однако, даже при незначительных отрицательных температурах из–за загустения смазочного масла возникают осложнения в работе отдельных узлов и механизмов: нарушается нормальный технологический процесс извлечения грунта; из–за обледенения палубы появляется опасность падения людей, а из–за льдообразования – опасность повреждения корпуса земснаряда, понтонов и вспомогательных судов земкаравана.
При температуре воздуха от нуля до –10° С увеличивают на 30% нормы времени на выполнение вспомогательных технологических операций. В нарядах–заданиях предусматривают дополнительные затраты времени на очистку грунтовых путей от намерзшего грунта, разогрев застывшего смазочного масла в отдельных узлах палубных механизмов земснаряда и грунтоотвозных шаланд, а также на пропуск судов.
После длительных остановок пуск в действие любых механизмов следует производить осторожно, на скоростях, исключающих их поломку.
Перед продолжительной остановкой черпаки освобождают от грунта обратным ходом черпакового привода.
После опорожнения грунтоотвозной шаланды налипший на стенках трюма грунт удаляют. Сразу после очистки трюма створки грунтовых люков закрывают.
Работа земснаряда вблизи гидротехнического сооружения
У причальных стенок шлюза или порта, у плотины, в камерах и подходных каналах шлюза, около устоев моста, в районах водозаборного сооружения, подводных дюкеров и других гидротехнических сооружений при работе земснаряда необходимо соблюдать требования, согласованные с владельцами сооружения.
Во избежание подмыва и оползания гидросооружения глубина опускания грунтозаборного устройства земснаряда (уровень проектного дна) и границы извлечения грунта устанавливают в соответствии с проектными отметками заложения конструкций. При необходимости закладки оперативных якорей около подводных частей гидросооружения следует исключать возможность повреждения элементов сооружения канатами и якорями.
В случае работы земснаряда в канале при креплении оперативных канатов необходимо принимать меры, исключающие повреждение ими креплений откосов и зеленого берегового покрова. Береговую зону, в пределах которой находятся оперативные канаты, ограждают. По границе зоны устанавливают щиты, предупреждающие об опасности. В ночное время опасная зона должна быть освещена. Во время выполнения работ необходимо постоянное визуальное наблюдение с земснаряда за огражденной зоной. В случае приближения к ней людей их оповещают через громкоговоритель об опасности. При появлении посторонних лиц в опасной зоне оперативные перемещения земснаряда прекращают до удаления людей.
Разработка траншей для подводных коммуникаций
Земснаряд для разработки траншеи выбирают в зависимости от требуемой глубины выемки, рода грунта и условий его отвода и укладки.
При расположении траншеи поперек русла применяют обычную технологию оперативных перемещений земснаряда. Землесос устанавливают корпусом вдоль разрабатываемой траншеи (поперек течения). Обязательно закладывают кормовые становой и боковые якоря. Концевой понтон грунтопровода, как правило, заводят вниз по течению. При его установки вверх по течению закладывают якоря для удержания грунтопровода в положении, обеспечивающем маневренность оперативных перемещений земснаряда.
Многочерпаковые снаряды применяют для разработки связных, засоренных и неоднородных грунтов. В зависимости от местных условий корпус земснаряда располагают вдоль или поперек течения.
Разработку связных грунтов (при достаточной глубине до работы) производят, перемещая многочерпаковый земснаряд вдоль траншеи (поперек реки). Становой канат должен быть заложен выше створа траншеи, а передние боковые – вблизи от трассы траншеи. Разработку проводят послойно. Ширину траншеи по мере углубления уменьшают с учетом устойчивости откосов и свободного движения провисающего участка черпаковой цепи.
Для разработки траншей в осыпающихся грунтах корпус многочерпакового земснаряда располагают поперек течения. Траншею вырабатывают послойно с уменьшением ее ширины по мере углубления. Верхние по течению боковые якоря укладывают с расчетом обеспечения перемещений земснаряда вдоль траншеи и удержания его на течении.
На участках, где глубина меньше осадки земснаряда и обслуживающих его судов, независимо от рода грунта земснаряд устанавливают корпусом поперек течения и траншею разрабатывают вдоль ее оси. Ширина траншеи в верхней части должна быть достаточной для маневрирования земснаряда и обслуживающих судов.
Снятие судов с мели
В практике дноуглубления нередки случаи применения земснарядов для снятия судов с мели. Организацию и технологию выполнения этих работ определяют в каждом отдельном случае с учетом местных условий, положения и размерений снимаемого судна. Основное внимание обращают на сохранность корпуса судна. Если оно находится в стороне от судового хода, в первую очередь необходимо разработать подходную прорезь к нему от судового хода. Направление прорези принимают с учетом типа земснаряда, формы отмели, направления течения, характера грунта и т.п. Многочерпаковый снаряд подводится к корпусу снимаемого судна под прямым углом, а траншейный землесосный снаряд – вдоль одного из его бортов.
После создания подходной прорези земснаряд приступает к выемки грунта непосредственно у корпуса судна. Последовательными проходами земснаряда создается глубокая траншея вдоль борта судна. Земснаряд выполняет рабочие перемещения вдоль корпуса судна все более заглубляя грунтозаборное устройство.
Траншейный землесос разрабатывает траншею вдоль судна за несколько проходов с постепенным заглублением всасывающего наконечника в грунт. По мере углубления траншеи у борта судна грунт из–под корпуса постепенно осыпается в траншею, откуда извлекается земснарядом.
Когда откос траншеи подойдет к диаметральной плоскости судна, оно начинает крениться в сторону траншеи. В этот момент во избежание столкновения и повреждений необходимо быстро оттянуть земснаряд от судна с помощью предварительно заложенных якорей. Если снимаемое с мели судно самостоятельно не сходит на воду, его стаскивают с помощью оперативных лебедок земснаряда или буксирными судами.
Работы по снятию судна с мели, по возможности, следует выполнять с отключенным плавучим грунтопроводом или без шаланд. Этим обеспечивается наилучшая маневренность земснаряда. Грунт от земснаряда целесообразно удалять выбросом через конический насадок, а от многочерпакового снаряда – по временно удлиненному лотку.
Работа земснаряда в условиях высоких надводных откосов
При создании новых судовых ходов, строительстве портов, мостов и других гидросооружений, а также при создании и расширении акваторий работы часто сопряжены с удалением сухих грунтов при больших отметках.
Особенность работы земснарядов на таких объектах заключается в опасности внезапного обрушения разрабатываемого грунта. Обрушение сухих надводных откосов происходит внезапно и почти по вертикали. На связных грунтах толщина обрушающегося пласта обычно несколько меньше, чем на сыпучих. В большинстве случаев толщина пластов обрушающегося грунта 1–5 м.
При значительном обрушении грунта на палубу возможно потопление земснаряда или судов земкаравана, особенно если разработка происходит в тесном забое. Поэтому разрабатывать земснарядом сухие берега с толщиной надводного слоя грунта более 2 м запрещается. При более высоком надводном слое до начала работы земснаряда следует при помощи сухопутных землеройных машин произвести уполаживание грунта на площадях, подлежащих разработке.
Работа земснаряда в затоне
Особенность работы земснарядов в затоне определяется малыми забровочными глубинами, а также наличием на акватории различных плавсредств, осложняющих маневрирование земснаряда, и судов землечерпательного каравана. Для затонов характерна засоренность грунта.
При недостаточных глубинах на затонской акватории следует принимать меры по уменьшению осадки судов земкаравана (уменьшение запасов топлива и воды, загрузки шаланд грунтом), Для облегчения маневрирования земснаряда рекомендуется под становой канат устанавливать поддерживающий понтон. При затруднениях с перемещениями плавучего грунтопровода уменьшают его длину установкой компенсирующего конического насадка соответствующего диаметра
При засоренности дна крупногабаритным строительным мусором, металлоломом и топляками предварительно производят траление и обнаруженные предметы удаляют водолазным краном. Крупногабаритные предметы, обнаруженные в процессе дноуглубления, также удаляют водолазным краном.
Следует периодически осматривать нижний черпаковый барабан, черпаковую раму и скаты и освобождать их от намотанных канатов и проволоки. Грунтовый колодец периодически очищают от посторонних предметов и грунта. В отдельных случаях для промывки грунтового колодца можно подавать в него черпаками воду.
При работе землесосного снаряда на засоренных грунтах необходимо систематически очищать решетку всасывающего наконечника, не допуская значительного повышения вакуума.
Работа земснаряда в районе населенного пункта
Выполнение землечерпательных работ на акватории близ населенных пунктов необходимо согласовывать с заинтересованными коммунально–бытовыми, общественными и производственными организациями.
В зоне технологических перемещений земснаряда и вспомогательных судов каравана следует обеспечить безопасность движения спортивных и любительских шлюпок, лодок и маломерных судов, а в отдельных случаях добиться через местные органы власти временного его запрещения.
При выполнении работ в местах скопления людей (у пляжей, пристаней, водно–спортивных баз и лодочных переправ, у городских набережных и т.п.) на берегу необходимо устанавливать знаки с надписями, предупреждающими об опасности нахождения посторонних лиц возле оперативных канатов и мест их крепления. Места крепления оперативных канатов на берегу надо выбирать с таким расчетом, чтобы не повредить ограждение набережных и береговых сооружений. Закреплять канаты за деревья и другие зеленые насаждения, а также за "мертвяки" запрещается. При укладке якорей около набережной, а также вблизи городских подводных коммуникаций (кабелей, трубопроводов, водозаборов и т.п.) следует принимать меры по недопущению их повреждения.
Многочерпаковые земснаряды являются мощными источниками шума, поэтому при выполнении работ на акваториях вблизи населенных пунктов необходимо учитывать санитарные нормы, устанавливающие допустимые уровни шума. В большинстве случаев уровень шума при работе земснаряда выше допустимого уровня. Однако следует учитывать, что уровень шума зависит от направления и силы ветра, от технического состояния черпакового устройства (черпаковой цепи, верхнего черпакового барабана, скатов и т.п.) и технологических параметров (скорости черпаковой цепи, глубины разработки, рода грунта).
Дата: 2018-12-28, просмотров: 2132.
